นักวิจัยเปิดตัวเทคโนโลยีชิปโฟโตนิกส์รูปแบบใหม่ที่สามารถผลิตแสงอัลตราไวโอเลต (UV) แรงระดับมิลลิวัตต์ได้สำเร็จ ทลายขีดจำกัดเดิมที่แสงมักจะอ่อนเกินกว่าจะใช้งานได้จริง อาจช่วยเร่งการพัฒนาเทคโนโลยีควอนตัม นาฬิกาอะตอมเชิงแสง และอุปกรณ์ตรวจวัดความละเอียดสูงในอนาคต

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Twente และ Harvard ตีพิมพ์ผลงานในวารสาร Nature Communications เมื่อวันที่ 21 เม.ย. 2026 แสดงความสำเร็จของการพัฒนาเทคโนโลยีชิปโฟโตนิกส์ที่สามารถผลิตแสงอัลตราไวโอเลต (UV) ที่มีระดับกำลังงานสูงพอในการใช้งานจริง ซึ่งนับเป็นการก้าวข้ามขีดจำกัดเดิมจากระดับไมโครวัตต์สู่ระดับมิลลิวัตต์ โดยที่ผ่านมา การผลิตแสง UV บนชิปขนาดเล็กนับเป็นเรื่องที่ท้าทายอย่างมาก เนื่องจากมีการสูญเสียกำลังของแสงในตัวนำคลื่น (propagation loss) สูง และยังขาดเทคนิคการจัดเรียงโครงสร้างผลึกของชิปที่แม่นยำ ส่งผลให้แสง UV ที่ผลิตได้มีกำลังเพียงระดับไมโครวัตต์ (30 ไมโครวัตต์) ซึ่งน้อยเกินไปสำหรับการนำไปใช้งานจริง แต่ในงานวิจัยนี้ ทีมวิจัยสามารถผลิตแสง UV ได้สูงราว 4.2 มิลลิวัตต์ ซึ่งสว่างกว่าเดิมประมาณ 100 เท่า 

ทีมวิจัยอาศัยกระบวนการทางฟิสิกส์ที่เรียกว่า Second Harmonic Generation (SHG) โดยเริ่มต้นจากการยิงแสงสีแดงที่มีความยาวคลื่น 780 นาโนเมตรเข้าไปในชิป ที่ทำให้โฟตอนแสงสีแดง 2 ตัว รวมกันกลายเป็นโฟตอนแสง UV 1 ตัว ที่มีความยาวคลื่นสั้นลงครึ่งหนึ่ง หรือ 390 นาโนเมตร ซึ่งมีพลังงานสูงขึ้น ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นโดยใช้เทคนิค Sidewall Poled Lithium Niobate (SPLN) ที่นักวิจัยใช้วัสดุลิเธียมไนโอเบตแบบฟิล์มบาง (Thin-Film Lithium Niobate: TFLN) มาสร้างเป็นท่อนำคลื่นที่ควบคุมการเดินทางของแสง โดยมีการวางขั้วไฟฟ้าไว้ที่ผนังด้านข้างของท่อนำคลื่นอย่างแม่นยำในระดับนาโนเมตร การวางขั้วไฟฟ้าแบบนี้ช่วยให้สามารถกลับทิศทางโครงสร้างผลึกของวัสดุเป็นระยะ ๆ ราว 1,000 ครั้งต่อมิลลิเมตร ต่างจากวิธีเดิมที่ทำได้เพียงบางส่วน

การสลับเปิด-ปิดแรงดันไฟฟ้าไปตามท่อนำคลื่นจะสร้างรูปแบบที่ช่วยให้เกิดการแปลงพลังงานได้ ขั้วไฟฟ้าแต่ละตัวจากทั้งหมดประมาณ 10,000 ตัวต่อท่อนำคลื่นนั้นมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว ออกแบบมาให้เข้ากับรูปทรงของท่อนำคลื่น ณ จุดนั้น ๆ บนชิป ซึ่งสามารถลดการสูญเสียกำลังงานเหลือประมาณ 2.3 เดซิเบลต่อเซนติเมตร 

การมีแหล่งกำเนิดแสง UV ที่เพียงพอบนชิปอาจช่วยสนับสนุนการพัฒนาเทคโนโลยีขั้นสูงหลากหลายด้าน เช่น การประมวลผลที่ใช้หลักกลศาสตร์ควอนตัม (Quantum Computing) ที่ใช้แสง UV ควบคุมไอออนเพื่อประมวลผลข้อมูล การทำให้นาฬิกาอะตอมเชิงแสง (Optical Atomic Clocks) บอกเวลาที่มีความแม่นยำสูงและมีขนาดเล็กลงจนสามารถติดตั้งในดาวเทียมได้ หรืออาจใช้ในการตรวจวัดก๊าซและการส่องกล้องจุลทรรศน์ความละเอียดสูง ปัจจุบันองค์ความรู้จากงานวิจัยได้ถูกนำไปต่อยอดผ่านบริษัทสตาร์ทอัพชื่อ Sabratha เพื่อพัฒนาระบบชิปโฟโตนิกส์นี้ให้เข้าสู่ภาคอุตสาหกรรมต่อไป

อ้างอิง

Wesselink-Schram, K. (2026, April 21). Photonic chip generates milliwatt-level UV light, 100 times brighter than before. Retrieved April 22, 2026 from https://phys.org/news/2026-04-photonic-chip-generates-milliwatt-uv.html

C. A. A. Franken et al, Milliwatt-level UV generation using sidewall poled lithium niobate, Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-68524-y
 

อัปเดตข่าวเด่นวิทยาศาสตร์ประจำวันได้ที่ ทันโลกวิทย์ - Science News Today